Acier trempé

“ On appelle acier une combinaison de fer et de carbone, moins riche en carbone que la fonte et capable d'acquérir par la trempe, c'est-à-dire par immersion du métal chaud dans l'eau ou dans l'huile, des propriétés précieuses. Après la trempe l'acier a acquis une dureté extrême qui le rend propre à la confection des outils, une élasticité qui le fait employer à la fabrication des ressorts de toute espèce. ”

“ Une de ses propriétés les plus remarquables consiste dans les changements qu'il éprouve par la trempe. L'acier trempé est plus dur, plus élastique, mais il est cassant et a perdu une partie de sa ductibilité, de sa malléabilité Il y a des aciers très brisants ; d'autres sont plus ductiles que le fer. ”

“ A chaque acier devrait correspondre un degré de trempe où l'effet produit est maximum, c'est celui où la trempe provoquerait la dissolution de tout le carbone renfermé dans l'acier. Si l'effort de contraction était le même pour tous les aciers, l'intensité de la trempe produisant cet effet devrait croître avec le degré de carburation. Mais la contraction ou la pression due au refroidissement brusque est généralement insuffisante pour produire ce résultat. Plus on augmente la rapidité du refroidissement, plus l'acier change de propriétés. ”

“ A ce moment le carbone, qui n'était que dissous dans le fer, se combine à lui. Cette modification est aussi entravée par la trempe, car en attaquant l'acier trempé par des réactifs convenables (tels que l'acide
sulfurique étendu, additionné d'acide chromique) , on peut en extraire du carbone libre, qu'on ne trouve pas dans l'acier recuit.
On s'explique aussi les effets de trempes douces : si l'on plonge le métal dans un liquide comme l'huile qui le refroidit moins vite que l'eau, la transformation moléculaire s'accomplit en partie; l'acier est en quelque sorte à demi trempé. ”

“ L'acier trempé est moins oxidable que le fer et que l'acier non trempé.
Nous ne dirons pas tel pays fournit de meilleur acier que tel autre : au point ou est parvenu l'art de la fabrication, tout pays, où on le travaillera le mieux, produira le meilleur, et la palme appartient encore à l'Angleterre, principalement sous le rapport de la modicité des prix.
Assez souvent, pour la facilité de la main-d'oeuvre, on fabrique un objet en fer et on le convertit ensuite en acier au moyen d'un cément qui donne à l'objet fabriqué la quantité de carbone nécessaire pour en faire de l'acier ”

“ Les aciers auto-trempants, lorsqu'ils dépassent la température de trempe, reprennent, comme nous l'avons vu, leur constitution martensitique au refroidissement à l'air, ce qui assure la conservation théoriquement indéfinie de leur dureté. ”

“ L'augmentation est de 4 % environ pour la trempe au rouge cerise clair des aciers à canons : elle est plus grande lorsque l'acier est trempé sous petit volume que lorsqu'il est trempé en grande masse.
2° Allongements. — Par la trempe à l'huile, les allongements à la rupture du métal fondu sont notablement diminués, surtout lorsque la trempe a lieu sous petit volume : pour la trempe en grande masse, la diminution d'allongement est moins considérable. ”

“ A noter que la trempe à l'huile suivie de revenu donne à l'acier la résistance à la traction égale, une limite élastique et une résilience inférieure à celle obtenue après trempe à l'eau et revenu identique. ”

“ Et comme les artisans persans ne lui savent pas bien donner la trempe, il n’y a pas moyen d’en faire des ressorts ni des ouvrages déliés et délicats : il prend pourtant une fort bonne trempe dans l’eau froide, ce qu’on fait en l’enveloppant d’un linge mouillé au lieu de le jeter dans une auge d’eau, après quoi on le fait chauffer sans le rougir tout à fait. Cet acier ne se peut point non plus allier avec le fer, et si on lui donne le feu trop chaud, il se brûle et devient comme de l’écume de charbon ; on le mêle avec l’acier des Indes, qui est plus doux et qui est beaucoup plus estimé. ”

“ Le but de la trempe est de durcir l'acier au moyen d'un refroidissement subit qui opère une sorte de cristallisation par retrait. L'acier chauffé jusqu'au rouge est plongé dans un liquide (communément de l'eau froide) ; le refroidissement doit être prompt, car l'acierrefroidi avec lenteur n'est guère plus dur que le fer ordinaire, et n'acquiert pas plus de propriétés qu'il n'en avait auparavant.
Comme, dans les divers usages, on a besoin d'un acier plus ou moins dur, plus ou moins élastique, il est nécessaire de modifier les propriétés de ce métal. ”

“ La trempe, qui rend l'acier si dur, ne fait qu'aigrir le fer sans en accroître la dureté.
La trempe produit d'autant plus d'effet que l'acier contient plus de carbone ; mais dans ce cas on doit le tremper à un faible degré. Plus il devient aigre par le refroidissement subit, plus il est mauvais : si le défaut provient de la quantité des matières premières, il est sans remède ; s'il résulte de l'inégale répartition du carbone, on peut le corriger en quelque façon par un raffinage répété ; mais le métal perd de sa dureté. ”

“ On appelle acier soudé (weld-steel, ou Schweiss-Stahl) tout corps analogue durcissant par la trempe et obtenu sans fusion, c'est le métal autrefois désigné sous les noms d'acier naturel, d'acier de forge ou acier puddlé. ”

“ DÉFINITIONS. —L'acier, à cause de son carbone, tient le milieu entre la fonte et le fer ; chauffé au rouge et refroidi brusquement, il devient très-dur et cassant : il est trempé. La manière de tremper ou de faire la trempe de l'acier, soit dans de l'eau, ou dans du mercure, ou dans des corps gras, constituent le travail et le succès du fabricant. ”

“ Le bon acier ne casse à la première trempe que quand il est trop écroui par le marteau ; celui qu’on n’écrouit point du tout, et qu’on ne forge que chaud, ne casse point à la première trempe, et l’on doit remarquer que l’acier prend du gonflement à chaque fois qu’on le chauffe... Plus on donne de trempe à l’acier, et plus il s’y forme de cassures ; car la matière de l’acier ne cesse de travailler à chaque trempe. L’acier fondu d’Angleterre se gerce de plusieurs cassures, et celui de Styrie non seulement se casse, mais se crible par des trempes réitérées... ”

“ L’atelier des bandages, à l’usine A, travaille à une seule équipe de jour, qui comprend des chauffeurs et aides-chauffeurs ; des marteleurs ; des lamineurs ; des compasseurs ; des manœuvres ; des machinistes ; un pointeur, etc.
Une des opérations principales de l’aciérie, c’est la trempe, et le proverbe n’a pas tort qui dit que la trempe fait l’acier. Du fer porté à une haute température, puis refroidi brusquement par immersion dans l’eau, n’acquiert aucune qualité nouvelle. ”

“ Il est souvent suffisant pour certains usages industriels de se servir de fer mou converti en acier seulement à sa surface.
On nomme cette opération la trempe en paquet (cémentation incomplète) ; elle s'effectue de la manière suivante : on nettoie la surface de l'objet avec de l'émeri, on l'enveloppe dans une poudre carbonifère - (cément : voyez page 55) et on le chauffe au rouge dans un fourneau à vent ordinaire sans
soufflerie. ”

“ La trempe produit sur l'acier puddlé un véritable adoucissement : en effet, pour les barreaux d'épreuve à l'état naturel, la limite d'élasticité est à 24k,45, tandis que, pour ceux trempés à l'eau, elle descend à 11k,5 : elle tombe même à 11k pour les barreaux trempés à l'huile. ”

“ Disons de suite que la qualité d'un acier à outil ne. peut être établie que par la pratique. C'est en faisant travailler un outil et en pesant les copeaux tombés jusqu'à usure de l'outil que l'on pourra établir une comparaison pratique entre deux outils faits par le même ouvrier.
La fusion au creuset se prête à la confection d'alliages et c'est ainsi qu'on obtient les aciers : au manganèse, au chrome, au wolfram, dont nous nous occuperons en parlant de la trempe des outils. ”

“ L'acier, chauffé et trempé dans l'eau, est dit trempé dans toute sa force, et, s'il est très carburé, il est cassant au moindre choc et doit être recuit.
Le recuit, qui est la deuxième opération, a pour but de ramener l'acier au degré de dureté suffisant pour le travail à faire, tout en restituant ainsi au métal une partie de son élasticité. ”

“ L'eau, dans cette opération, n'a d'autre action que de refroidir instantanément l'acier. S'il est étiré en fils, ou laminé en tôle mince, l'air froid le trempe de même ; c'est un refroidissement subit qui fait sa dureté.
Telle est la trempe, elle est bien simple ;
mais son épreuve est décisive. Si le métal est devenu dur, cassant, s'il a blanchi extérieurement, ce que l'on nomme la dépouille, c'est de l'acier qu'on tient à la main. Le fer serait devenu bleu, il serait mou, flexible et ductile comme avant la trempe. ”

“ La trempe à l'huile suivie d'un recuit, élève la résistance et donne des allongements de 15 à 5 °/0.
L'effet de la trempe est d'autant plus complet que les pièces sont plus minces, puisqu'elle agit surtout à la surface.
On a aussi substitué l'acier coulé au fer forgé, surtout pour les grosses pièces dont le martelage n'a d'effet qu'à la surface. On évite ainsi les défauts de soudure, et le grain de l'acier, plus fin et plus homogène que celui du fer, donne des surfaces de tourillons plus régulières, mieux polies, moins sujettes à gripper. ”

“ L’acier acquiert, par la trempe, une dureté extraordinaire que l’on peut diminuer à volonté par le recuit ; ces deux propriétés le rendent extrêmement précieux dans la fabrication d’une grande quantité d’instrumens, pour lesquels on est obligé d’avoir une trempe plus ou moins dure, suivant l’usage auquel ils sont destinés. ”

“ La trempe augmente la dureté et la sonorité de l'acier; mais elle le rend plus cassant. Pour tremper l'acier, on le chauffe au rouge clair et on le plonge dans l'eau froide ; mais pour qu'il soit moins fragile, on le fait recuire, et on le laisse refroidir lentement. ”

“ L'acier refroidi lentement, après avoir été porté au rouge vif, est plus dur et plus élastique que le fer; mais ces propriétés s'augmentent considérablement par la trempe, qui consiste à plonger l'acier très chaud dans un liquide très froid. ”

“ Les fers du commerce renferment tous un peu de carbone et sont par suite soumis, comme les aciers, mais à un degré moindre, aux influences de la trempe et du recuit. La chaleur produit dans le fer la dissolution et une dissémination plus complète du carbone mélangé et probablement des autres corps étrangers. La pression qui suit la trempe accroit cette dissémination. Enfin, dans le recuit, la chaleur continue l'effet produit et le refroidissement lent permet aux molécules de se grouper de façon à supprimer à peu près complètement les diverses tensions intérieures. ”

“ Il s'ensuit que le meilleur acier est celui qui, chauffé au plus faible degré, et refroidi dans l'eau, devient le plus dur, et qui, avant et après la trempe, possède la plus grande dureté jointe à la plus grande élasticité. ”

“ Il n'est pas fait d'essais au choc sur les aciers de la sixième classe.
La trempe et le recuit seront faits dans les mêmes conditions que les opérations correspondantes des barreaux d'essai à la traction des aciers en barres. Pour les fournitures d'acier soudable, il sera fait des essais de choc sur des barreaux soudés, trempés et recuits. La trempe sera faite dans de l'eau à 28 degrés entre le rouge-cerise et le jaune oxydant (vers 950°) et le recuit fait à la même température. ”

“ Sans doute après ce traitement l'acier aura une structure cristalline. Il sera fragile, mais il possédera une certaine inertie, il sera détendu. La trempe précédée ou non d'un recuit donnera à ce métal débarrassé des tensions résiduelles de forgeage les caractéristiques mécaniques recherchées. ”

“ Il est bien évident que lorsqu'on trempe un acier doux, les variations apportées dans les propriétés mécaniques ne sont pas telles que l'on puisse avoir à redouter des complications ultérieures-autres que des déformations ; dans les bronzes mêmes, la trempe ayant, pour but d'adoucir le métal, afin de permettre de le mieux travailler, notamment au forgeage, devra avoir son maximum d'effet utile. ”

“ T Chrome B1. — Cet acier, après la trempe, est d'une dureté excessive. Une mèche faite avec cet acier peut percer l'acier Wolfram (Mushet) , ci-après.
En raison de cette dureté, cet acier ne convient que pour des outils sans choc et à un seul coupant : outils de tours, de raboteuses, mèches, fraises, etc.
Pour forger et tremper cet acier, on doit procéder comme suit : Chauffer au rouge cerise et forger comme pour les aciers durs ; laisser refroidir. Pour tremper, on chauffera vers a (fig. 6) , un peu en arrière du tranchant, pour ne pas l'exposer trop directement à la
Fig. 6. ”

“ Nous dirons en terminant à quels signes on reconnaît le meilleur acier. Trempé à une faible chaleur, iL devient très dur; sa dureté est uniforme Tians toute sa masse ; après la trempe , il résiste au choc sans se rompre, et sa dureté ne se perd que par suite d'un recuit très fort; il se soude avec facilité et sans se fendiller ”

“ Pour un même acier, chauffé à une certaine température au-dessus du point de transformation, le phénomène de dissolution sera d'autant plus parfait, et par conséquent la trempe qui suivra d'autant plus complète que, dans certaines limites, le temps de chauffage aura été plus prolongé. ”

“ Nous croyons, pour notre part, que, par la trempe et le recuit, on peut en effet améliorer la résistance de l'acier fondu, mais c'est à la condition que les détails de l'opération soient convenablement réglés, et dès lors le prix de revient s'élève à tel point qu'il n'y a plus de bénéfice à avoir supprimé le martelage. ”

“ C'est par l'observation attentive de ces différentes teintes qu'on donne aux outils qu'on fabrique le degré de trempe qui leur est nécessaire pour l'usage auquel ils sont destinés.
Si la trempe est trop forte, l'acier est trop dur, trop fragile, et il faut le détremper, e'est-à-dire le soumettre à une opération appelée recuit, qui consiste à le chauffer à un feu de charbon trèsdoux et à le laisser refroidir lentement.
On distingue dans te eommeree trois sortes
d'acier, qui se fabriquent d'une manière différente et qui s'appliquent à des usages différents ”